Apa Peran Vitamin dalam Aktivitas Enzim?

Vitamin adalah senyawa esensial yang harus diperoleh melalui makanan karena tubuh tidak dapat mensintesisnya. Salah satu alasan mengapa vitamin dibutuhkan adalah karena mereka memainkan peran tidak langsung dalam katalisis, di mana enzim mempercepat reaksi kimia. Namun, sebagian besar vitamin tidak dapat membantu enzim sendiri. Untuk berpartisipasi dalam reaksi katalitik, sebagian besar vitamin harus diubah menjadi koenzim yang merupakan molekul kecil "co-pilot" yang berpasangan dengan enzim. Koenzim ini sangat berguna karena tetap sama setelah katalisis, sehingga mereka didaur ulang dan digunakan kembali beberapa kali.

Kebanyakan vitamin harus diubah menjadi koenzim sebelum mereka dapat berpasangan dengan enzim. Perubahan ini menambahkan gugus fungsi kecil seperti fosfat ke struktur vitamin, atau melibatkan reaksi reduksi-oksidasi, atau redoks, di mana elektron ditambahkan atau dihilangkan. Misalnya, Vitamin B2 harus menangkap dan mengikat gugus fosfat, PO3-, untuk membentuk koenzim FMN. Folat adalah vitamin yang mengalami reaksi redoks dan mengurangi dua ikatannya dengan mendapatkan elektron dan mendapat empat hidrogen untuk membentuk koenzim THF.

Koenzim membantu enzim dengan mentransfer elektron dalam reaksi redoks, atau menambahkan gugus fungsi ke substrat, yang diubah menjadi produk akhir oleh enzim. Gugus fungsi yang ditambahkan koenzim ke substrat relatif kecil: koenzim PLP menambahkan gugus amina, -NH2, misalnya. Koenzim juga melakukan reaksi redoks. Mereka mengambil elektron dari substrat atau memberikan elektron padanya. Reaksi-reaksi ini reversibel dan bergantung pada konsentrasi bentuk koenzim yang teroksidasi dan tereduksi. Semakin banyak koenzim yang teroksidasi, semakin banyak reduksi yang terjadi, dan sebaliknya.

Koenzim melakukan reaksi kimia yang cukup sederhana, tetapi reaksi ini memiliki dampak besar pada fungsi metabolisme. Vitamin K mencegah pembekuan darah dengan mempercepat sintesis gamma-carboxyglutamate, molekul yang mengikat ion kalsium yang mengambang bebas. Ada jauh lebih sedikit penumpukan kalsium di arteri, dan risiko penyakit jantung yang lebih rendah. Energi juga disimpan dalam koenzim selama respirasi sel, di mana sel memperoleh energi dari pemecahan makanan. Energi ini dilepaskan kemudian dengan mengoksidasi koenzim yang tersimpan.

Salah satu karakteristik utama koenzim adalah tidak berubah secara permanen oleh katalisis. Setiap perubahan dalam struktur koenzim dibalik sebelum didaur ulang. Koenzim yang berpartisipasi dalam reaksi redoks, seperti FAD dan NAD+, diubah kembali ke bentuk sebelumnya dengan kehilangan elektron. Tidak semua koenzim diubah kembali secepat ini, terutama koenzim yang mentransfer gugus fungsi. Misalnya, THF mengikat gugus CH2 dan diubah menjadi DBD setelah reaksi selesai. DBD direduksi menjadi THF dan enzim digunakan kembali.